LAS ACUAPORINAS, LOS HONGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES Y EL
TRANSPORTE DE AGUA EN LAS PLANTAS
Ing. Sandra Pérez Álvarez, Dra.C
Profesora Titular
Cuba
INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES, AGRÍCOLAS Y PECUARIAS
XIX SIMPOSIUM INTERNACIONAL SOBRE EL MANZANO
INTRODUCCIÓN
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Estrés Abiótico
Sequía SalinidadTemperaturas
Extremas
Deshidratación de los tejidos
INTRODUCCIÓN
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Estrés Tipo Osmótico
CrecimientoDesarrollo
normal de lasplantas
Efecto negativo sobre supervivencia
y productividad
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Importancia del agua en la célula vegetal
• Disueltos en ella entran a la célula los nutrientes;
• Mantiene el estado físico de las células;
• Da volumen al citoplasma;
• Sirve como vehículo de conducción de sustancias en la planta;
• Participa como reaccionante o producto en la mayor parte
de las reacciones bioquímicas del vegetal.
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CAMBIO CLIMÁTICO
Estrés Biótico Estrés Abiótico
Se afecta el Crecimiento y Desarrollo de las Plantas
Consecuencias de la perdida de agua en las plantas
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Descubrimiento de Acuaporinas
Cambio significativo en la comprensión de las relaciones hídricas de las plantas
Control del transporte transcelularde agua en los tejidos vegetales
¿Qué son las acuaporinas?
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Las acuaporinas son canales de agua,de naturaleza proteica, que facilitan yregulan el movimiento pasivo de aguasiguiendo un gradiente decreciente depotencial hídrico.
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¿Cómo y por quién se
descubrieron?
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Descubrimiento por accidente
Su descubridor Peter Agre obtuvo el premio Nobel de Química en 2003 y el descubrimiento se realizó en el año 1992.
Tipos y funciones de lasacuaporinas en las plantas
1. En la membrana plasmática (PIPs);
2. En el tonoplasto (TIPs);
3. Las homólogas a la nodulina 26 de soja (NIPs);
4. Las pequeñas proteínas básicas e intrínsecas
(SIPs)
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Tipos y funciones de lasacuaporinas en las plantas
1. Las de la membrana plasmática (PIPs) presentan una alta permeabilidad al agua.
También permiten el paso de (CO2) y de glicerol;
2. Las del tonoplasto (TIPs) transportan agua a través de la membrana de la vacuola así
como urea, glicerol y amonio, por lo que se les ha atribuido una función en la
osmoregulación del citosol celular;
3. Las homólogas a la nodulina 26 de soja (NIPs) se ha demostrado que pueden
transportar agua, aunque en menor cantidad que las PIPs, así como glicerol y otros
solutos no cargados;
4. Las pequeñas proteínas básicas e intrínsecas (SIPs) se localizan en la membrana del
retículo endoplásmico y presentan también una cierta permeabilidad al agua.
Déficit Hídrico-Transpiración baja
Movimiento de agua en la planta célula-célula quees dónde la acuaporinas pueden regular elmovimiento del agua a través de las membranas
Función Regular la conductividad hidráulica radicalbajo condiciones de limitación hídrica.
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Estudios de genomas
Obtención de plantas transgénicas
MICORRIZAS
REGULACIÓN DE LAS RELACIONES HÍDRICAS DE LA PLANTA A TRAVÉS
DE LA SIMBIOSIS MICORRÍZICA ARBUSCULAR
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La palabra micorriza, de origen griego, define la
simbiosis entre un hongo (mycos) y las raíces (rhizos) de
una planta.
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Simbiosis Micorrízica Arbuscular en todos los Ecosistemas naturales
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Simbiosis origina una alteración de la tasa del movimiento del agua dentro y
hacia fuera de la planta hospedera
Efectos sobre las Relaciones Hídricas y la Fisiología de las plantas
Simbiosis Micorrízica protege a la planta hospedera del déficit hídrico por efectos combinados físicos, nutritivos y
celulares.
Manejo de asociacionesmicorrízicas
1. La inoculación de especies eficientes de Hongos
Micorrízicos Arbusculares (HMA);
2. La importancia del ambiente edáfico en la selección de
cepas eficientemente y;
3. La influencia del suministro de nutrientes sobre la
efectividad de la simbiosis.
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funciones de las asociacionesmicorrízicas
1. Un aprovechamiento más eficiente de la zona radical a
partir de un aumento en el volumen de suelo explorado;
2. Una mayor resistencia a las toxinas (metales pesados);
3. Incremento de la translocación y solubilización de
elementos nutritivos esenciales;
4. Aumento de la tolerancia a condiciones abióticas adversas
(sequía, salinidad, etc.), así como cierta protección contra
patógenos.
mecanismos por los que la simbiosis puede aliviar la sequía en las plantas
hospederas
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1. La absorción directa y la transferencia de agua a través de las
hifas fúngicas de la planta huésped;
2. Cambios en las propiedades de retención de agua del suelo;
3. Mejor ajuste osmótico de las plantas micorrizadas;
4. La mejora del intercambio de la planta de gases y uso eficiente
del agua y;
5. La protección contra el daño oxidativo generado por la sequía.
MECANISMOS Y PROCESO DE COLONIZACIÓN
ETAPA PRIMERA: Se produce la diferenciación de la espora, propagacióndel hongo e identificación mutua entre la planta y el hongo, y viceversa, enla rizosfera, o en regiones próximas a las raíces nutricias o pelos radicales.
ETAPA SEGUNDA: Consiste en el acercamiento y acoplamiento progresivo ygradual del micelio y la raicilla produciéndose el contacto intercelular, alformarse una estructura que adhesiona ambos especímenes.
ETAPA TERCERA: Se realiza la colonización, produciéndose cambiosmorfológicos y estructurales tanto en los tejidos colonizados por el hongo,como en la organización de la pared celular de la raíz. Posteriormente seproduce la integración fisiológica de ambos simbiontes (hongo-raíz), y porúltimo se produce una alteración de las actividades enzimáticas, que secoordinan entre los simbiontes para integrar sus procesos metabólicos.
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Ventajas de la micorrización
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• La planta es capaz de explorar más volumen de suelo del que alcanza
con sus raíces, al sumársele en esta labor las hifas del hongo;
• También capta con mayor facilidad ciertos elementos (fósforo,
nitrógeno, calcio y potasio) y agua del suelo;
• La protección brindada por el hongo hace que, además, la planta sea
más resistente a los cambios de temperatura y la acidificación del suelo
derivada de la presencia de azufre, magnesio y aluminio.
• Algunas reacciones fisiológicas del hongo inducen a la raíz a mantenerse
activa durante más tiempo que si no estuviese micorrizada.
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Efectos de la Micorrización sobre el estrés hídrico
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Micorrización
Aumenta y mejora la asimilación de nutrientes y de agua en las plantas.
Facilita una adecuada evapo-transpiración de la planta.
Un mejor funcionamiento fisiológico de éstas en sentido general.
Aumenta la ramificación y el crecimiento de las raíces y alarga las células .
REGULACIÓN DE ACUAPORINAS POR LA SIMBIOSIS MICORRÍZICA ARBUSCULAR Y EL
TRANSPORTE DE AGUA EN LA PLANTA
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Glycine max L. (soya)
Genes PIPs inhibidos por el déficit hídrico y la inhibición fue aún más severa en las plantas micorrizadas que en las no micorrizadas.
Expresión de genes PIPs en plantas micorrizadas y no micorrizadas con
condiciones óptimas de agua y con sequía
Lactuca sativa L. (lechuga)
La simbiosis micorrízica arbuscular modula laexpresión de algunos genes de acuaporinas enla planta hospedera, sin embargo, hasta ahora elnúmero de genes de acuaporinas estudiados hasido muy limitado y en plantas diferentes.
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Relevancia económica del uso de la micorriza arbuscular en viveros frutícolas
• Las plantas de vivero sin micorrizas, al ser trasplantadas a sitios permanentes o
definitivos tienen una alta probabilidad de morir, especialmente en condiciones
ambientales adversas.
• Además, en los viveros es necesario fertilizar abundantemente, para eliminar
parcialmente los síntomas de deficiencia; de esta forma se incrementan los costos
de producción de los frutales. Una alternativa confiable en la tecnología de viveros
es el uso de hongos endomicorrízogenos, los cuales son capaces de incrementar la
tasa de crecimiento y mejorar la nutrición mineral de la planta, principalmente en
suelos pobres.
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Relevancia económica del uso de la micorriza arbuscular en viveros frutícolas
• Las circunstancias especiales del establecimiento de plantas en condiciones
controladas permiten incorporar la tecnología micorrízica en estos sistemas de
producción. El incremento del crecimiento debido a la inoculación con hongos
endomicorrizos es deseable para el viverista, porque acelera el ciclo de los frutales.
Así se incrementa la productividad con menor labor, fertilización y agua por unidad
de planta.
• Además las plantas micorrizadas usualmente son más vigorosas y tienen mejor
porte, color, etc.; por eso son de gran atracción para los fruticultores. La
incorporación de la micorriza en la producción de cultivos puede realizarse
empleando como fuente de inóculo esporas, suelo y segmentos de raíces
colonizadas.
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Relevancia económica del uso de la micorriza arbuscular en viveros frutícolas
• Estos hongos aplicados a árboles de cítricos, manzana, guayaba o limón, se
logra que fructifiquen entre los tres y los cuatro años, cuando
normalmente lo hacen a los seis (Centro de Investigación y de Estudios
Avanzados (Cinvestav), Irapuato).
• Las plantas con hongos micorrízicos realizan la fotosíntesis de manera más
eficiente, utilizando menos agua para esta función que aquellas que no los
contienen. Al mismo tiempo, todos los procesos fisiológicos cambian, de
tal suerte que los árboles se desarrollan con mayor rapidez.
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Resultados obtenidos con la utilización de hongos micorrizicos en frutales
• Los resultados encontrados por investigadores del Instituto Nacional de Ciencias
Agrícolas (INCA) en Cuba (2011) demostraron, que la utilización de cepas eficientes
de hongos micorrízicos arbusculares; estimula el desarrollo de los portainjertos de
aguacate (Persea americana Mill.) en condiciones de vivero lo cual repercute en la
obtención de plantas de mayor calidad y a su vez constituyen una alternativa
nutricional para este cultivo.
• Las plantas micorrizadas presentan algunas ventajas en cuanto a la absorción de
agua, debido a que los hongos mejoran la conexión vascular entre tallo y raíz, la
agregación del suelo, la actividad estomática y la acción del ácido abscísico, para
evitar la deshidratación de las plantas (Augé, 2004).
conclusiones
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• Los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) incrementan el crecimiento y desarrollo de las
plantas. Aun cuando no ha sido totalmente comprobado que los HMA presentan
especificidad con sus hospederos, es posible que algunas especies de hongos presenten
una mayor compatibilidad y eficiencia que otros. En los últimos años los productores de
muchos frutales se han interesado en la utilización de estos hongos para incrementar la
producción de plantas de calidad en viveros.
• Las acuaporinas están presentes en todos los seres vivos y son las proteínas que regulan el
transporte del agua en la membrana, intracelular y extracelular, así como de otros
compuestos, su comportamiento es regulado por los estrés biótico y abiótico. En el caso de
las plantas agregar que la simbiosis micorrízica influye y puede determinar el
funcionamiento de las acuaporinas bajo diversas condiciones estresantes en numerosos
cultivos.
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